数学 泛函分析(徐小绪)

赋范空间垂直

的左垂直 是 的闭子空间; 的右垂直 是 的闭子空间。

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赋范空间上的垂直 #

定义

设 X\mathscr X 是 B∗B^* 空间.

设 MM 是 X\mathscr X 的子空间, 定义 ⊥M:={f∈X∗:f(x)=0(∀x∈M)}^\perp M:=\lbrace f\in \mathscr X^*:f(x)=0(\forall x\in M)\rbrace.

设 NN 是 X∗\mathscr X^* 的子空间, 定义 N⊥:={x∈X:f(x)=0(∀f∈N)}N^\perp:=\lbrace x\in\mathscr X: f(x)=0(\forall f\in N)\rbrace.

注

MM 的左垂直 ⊥M^\perp M 是 X∗\mathscr X^* 的闭子空间; NN 的右垂直 N⊥N^\perp 是 X\mathscr X 的闭子空间.

命题
  • ((1)) (⊥M)⊥=M‾( ^{\perp}M)^\perp=\overline{M}.
  • ((2)) ⊥(N⊥)⊃N‾^{\perp}(N^\perp)\supset \overline{N}.
  • ((3)) 若 XX 自反, 则 ⊥(N⊥)=N‾^{\perp}(N^\perp)=\overline{N}.
证明

设 X,Y\mathscr X,\mathscr Y 是 B∗B^* 空间, T∈L(X,Y)T\in\mathscr L(\mathscr X,\mathscr Y), 则 T∗∈L(Y∗,X∗)T^*\in\mathscr L(\mathscr Y^*,\mathscr X^*)

命题
  • ((1)) ker⁡(T∗)=⊥Ran(T)\ker(T^*)=^\perp \text{Ran}(T).
  • [(2)] (ker⁡(T∗))⊥=(⊥Ran(T))⊥=Ran(T)‾(\ker(T^*))^\perp=(^\perp\text{Ran(T)})^\perp=\overline{\text{Ran}(T)}.
  • [(3)] ker⁡(T)=Ran(T∗)⊥\ker(T)=\text{Ran}(T^*)^\perp.
  • [(4)] ⊥ker⁡(T)=⊥(Ran(T∗)⊥)⊃Ran(T∗)‾^\perp\ker (T)=^\perp(\text{Ran}(T^*)^\perp)\supset\overline{\text{Ran}(T^*)}.
  1. 空间 X\mathscr X 的自反性蕴含 ⊥ker⁡(T)=Ran(T∗)‾^\perp\ker(T)=\overline{\text{Ran}(T^*)}.
  2. 若 T=R+KT=R+K 其中 RR 可逆, KK 紧, 则也有 ⊥ker⁡(T)=Ran(T∗)‾^\perp\ker(T)=\overline{\text{Ran}(T^*)}.

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